快乐智造营 | 10 多功能测量仪

本系列教程主要分享基于开源硬件和激光建模的创客作品的制作，每个作品涉及两三个电子模块的使用，让学习者能够轻松、扎实地掌握创客制作的知识和技能，并体会到智造的乐趣。

【目录】

1.快乐智造营 | 01 贪吃的小鸡

2.快乐智造营 | 02 抢答器

3.快乐智造营 | 03 电子蜡烛

4.快乐智造营 | 04 小夜灯

5.快乐智造营 | 05 台灯

6.快乐智造营 | 06 温度计

7.快乐智造营 | 07 警报器

8.快乐智造营 | 08 盆栽浇水提示器

9.快乐智造营 | 09 桌面温度计
10.快乐智造营 | 10 多功能测量仪

※10.1项目概述

图10-1

        测量工具是人们生产生活必不可少的工具，如测速仪、水平仪等。“多功能测量仪”，如图10-1所示，是一个集测距、计时、测速功能为一体的电子测量仪。你还可以通过连接更多的传感器来扩展其功能。通过该项目的学习，可以掌握OLED12864显示屏和超声波传感器的使用。

        作品功能：通过显示屏显示测量结果，有三种模式可选:

              （1）测距，按下红色按钮后运行（可测范围2cm-4m）；

              （2）计时，按下黄色按钮后运行；

              （3）测速，按下蓝色按钮后运行（在超声波可侦测范围内）。

   

演示视频

※10.2材料准备

图10-2

       本项目所需要的硬件材料，如图10-2所示，分别为：

          （1）Arduino Uno   1块

          （2）IO扩展板           1块

          （3）数字按钮           3个

          （4）超声波传感器（HC-SR04）  1个

          （5）OLED-12864显示屏  1块

※10.3 电子模块的使用

10.3.1 OLED12864显示屏

       OLED12864显示屏是一款无需背光、自发光式显示模块，比传统的LCD显示屏功耗更低、响应速度更快、体积更小，常应用于移动设备上。在制作创客作品时，可选择IIC接口的，方便连接。该款显示屏分辨率为128*64，可显示4行、每行8个汉字。

图10-3

       在与Arduino Uno主控板连接时，需连接到IIC接口。连接示例如图10-3所示，VCC、GND、SCL、SDA四个引脚要分别对应。如果没有使用扩展板或者扩展板上没有专用的IIC接口，可以将SDA连接到引脚A4、SCL连接到引脚A5。

图10-4

       在编程软件Mind+中，其对应的积木有5个，如图10-4所示；需到【扩展】中的【显示器】下找到【OLED-12864模块】，然后选择添加才会在积木区出现。在使用时，需要先进行初始化设置，相应的IIC地址需要查看产品说明获知。

图10-5

       按如图10-5所示编写程序，上传到设备。运行结果为：在显示屏的第1行显示“创客好玩！”。

10.3.2 超声波传感器

       超声波传感器是是将超声波信号转换成其他能量信号（通常是电信号）的传感器，可用来测量距离。创客制作中常用的超声波传感器型号为HC-SR04，发射器和接收器设计为两个圆筒形状，使用时注意不要遮挡。其可测范围为2cm-4m。

图10-6

       在与Arduino Uno主控板连接时，可以连接到除D0、D1外的任何两个引脚。连接示例如图10-6所示，Trig连接D2引脚、Echo连接D3引脚，VCC和GND引脚分别对应。

图10-7

       在编程软件Mind+中，其对应的积木是【读取超声波传感器距离】，如图10-7所示；需到【扩展】中的【传感器】下找到【超声波测距传感器模块】，然后选择添加才会在积木区出现。

图10-8

       按照图10-8所示编写程序，上传到主控板。运行结果为：以串口打印的方式显示连接到引脚D2、D3的超声波传感器侦测的到前方物体之间的距离（单位：厘米）。

※10.4 项目制作

10.4.1 硬件搭建

       将超声波传感器连接到D2引脚（Trig）、D3引脚(Echo)，将三个数字按钮分别连接到D11引脚、D12引脚、D13引脚， 将OLED-12864显示屏连接到IIC引脚，如图10-9所示。

图10-9

10.4.2 编写程序

       编程思路:

         （1）对显示屏和超声波传感器进行初始化设置，显示提示语。

         （2）当按下第一个按钮后，将超声波侦测结果显示在屏幕第4行；

         （3）当按下第二个按钮后，调用“系统运行时间”模块计算出自该模式运行后的时间，显示在屏幕第4行；

         （4）当按下第三个按钮后，通过将该模式运行后的距离变化值除以时长得出速度值，显示在屏幕第4行。

       根据编程思路，编写出程序，示例程序如图10-10所示。编好程序后，上传到设备，进行初步的测试。

图10-10

10.4.3 设计切割外型

       使用激光建模软件LaserMaker进行外型的设计，设计图如图10-11所示。

图10-11

       图纸设计好后，使用激光切割机进行切割。切割好的零件如图10-12所示。

图10-12

10.4.4 装配调试

10.4.4.1 组装

       将切割好的木板和硬件进行组装，步骤如图10-13所示。

图10-13

          （1）组装底板和侧板

          （2）固定主控板

          （3）安装超声波传感器

          （4）将显示屏和按钮安装到面板上

          （5）装上面板

10.4.4.2 调试

       安装好后，通电测试。你可能需要对一些参数进行调整，以达到较理想的效果。比如，屏幕刷新的间隔时间。

※10.5 思维拓展

       你是否感觉功能还不够多？

       你可以增加更多的模块，让这个测量仪的功能更丰富。

       你想增加哪些功能呢？

       不妨记下来，等认识了更多的传感器后，再来实现它。

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